DE10126222C2 - Windenergieanlage mit Meerwasserentsalzungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turm, einer von diesem getragenen Gondel, wenigstens ei­ nem Rotorblatt und einer in der Gondel gelagerten Rotor­ nabe.

Es sind Meerwasserentsalzungsanlagen bekannt, die - meist unter Nutzung von fossilen Energieträgern - Meerwasser entsalzen. Auch bei den nach dem Umkehr-Osmose-Verfahren und dem Verfahren mit Verdampfung und mechanischer Brü­ denverdichtung arbeitenden, elektrisch betriebenen Anla­ gen wird meist unter Verwendung von fossilen Brennstoffen erzeugte elektrische Energie genutzt.

Aus der DE 200 13 613 U1 ist eine mit einer Wasserauf­ bereitungsanlage zusammenwirkende Windenergieanlage bekannt, in deren Turm ein Trinkwasserspeicherbehälter angeordnet ist. Die den Speicherbehälter mit Trinkwasser speisende Wasseraufbereitungsanlage wird mittels Elek­ troenergie, die in üblicher Weise in einer Windenergiean­ lage erzeugt wird, betrieben.

Die DE 29 28 392 C2 beschreibt eine Meerwasserentsal­ zungsanlage mit Brüdenverdichter, bei der die Verdampfer­ rohre horizontal angeordnet sind. Der Brüdenverdichter wird über einen Elektromotor betrieben.

Die EP 1 182 170 A1 beschreibt eine Windenergieanlage, in deren Turm eine Wasserverdampferanlage angeordnet ist. Auch bei dieser wird die Rotationsenergie des Rotors zu­ nächst in elektrische Energie gewandelt, die dann zum Be­ treiben der Wasseraufbereitungsanlage genutzt wird.

Die DE 36 13 871 C2 beschreibt ein Verfahren zum Betrei­ ben einer Meerwasserentsalzungsanlage durch Nutzung von Windenergie. Auch bei dieser wird die Windenergie zu­ nächst in elektrische Energie gewandelt, die dann für den Betrieb einer Dampfverdichteranlage genutzt wird.

Die bekannten zum Aufbereiten von Meerwasser ausgebilde­ ten Windenergieanlagen haben den Nachteil, dass sie die rotatorische Energie des Rotors in elektrische Energie umwandeln und diese dann zur Wasseraufbereitung nutzen.

Dieses Vorgehen ist mit einem relativ hohen Aufwand, hohen Investitions- und Betriebskosten und einem schlech­ ten Wirkungsgrad aufgrund der mehrmaligen Energieumwand­ lung verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windener­ gieanlage zu schaffen, die bei einem einfachen Aufbau mit einem hohen Wirkungsgrad Meerwasser unter Erzeugung von Trinkwasser entsalzen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merk­ male des Anspruchs 1, die Unteransprüche geben vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Der Kern der Erfindung ist es also, den wesentlichen Teil der zur Verfügung stehenden kinematischen Energie einer Windenergieanlage direkt (also ohne zunächst elektrische Energie zu erzeugen) für den Betrieb des Brüdenverdich­ ters einer Meerwasserentsalzungsanlage zu verwenden.

Die rotatorische Energie des Windenergieanlagenrotors wird direkt oder indirekt über ein Winkelgetriebe auf die in dem Turm der Windenergieanlage angeordneten Aggregate einer Brüdenverdichter-Anlage übertragen.

Die Erfindung macht es möglich, die in Rotationsenergie umgewandelte translatorische Windenergie mit hohem Wir­ kungsgrad zur Wasserentsalzung zu nutzen, ohne daß diese zunächst in elektrische Energie umgewandelt wird.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert, deren einzige Figur ein Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung wiedergibt.

Die Windenergieanlage besteht aus einem Rotor, der aus - regelmäßig drei - Rotorblättern 10, einer Blattnabe 12 und einer Blattverstelleinrichtung 14 besteht. Der Rotor 10, 12, 14 ist in einer drehbar auf einem Turm 72 mon­ tierten Gondel gelagert. Die Gondel nimmt ein Winkel­ getriebe 18 auf, das die von dem Rotor erzeugte, von der im wesentlichen horizontal liegenden Rotorwelle 16 heran­ geführte mechanische Rotationsenergie über eine Kupplung 22 auf einen in einem Lager 24 gelagerten Brüdenverdich­ ter 26 überträgt. In der Gondel ist weiter ein über das Getriebe 18 angetriebener Generator 20 angeordnet, der - über eine nicht gezeigte - Pufferbatterie die - nicht gezeigten - Regeleinrichtungen und die Hebepumpe 58 mit elektrischer Energie versorgt.

Unterhalb des Brüdenverdichters 26 ist ein Fallfilmver­ dampfer 30 angeordnet, der eine Mehrzahl von senkrecht stehenden Wärmetauscherrohren 34 aufweist. Unterhalb des Fallfilmverdampfers 30 ist ein Konzentratauffangtank 36 angeordnet, der Fallfilmverdampfer 30 wird von einem Heizmantel 32 umgeben, der nach außen zu der Turmwandung hin thermisch isoliert ist und an den sich unten ein Destillatauffangtank 38 anschließt.

Unterhalb der Tanks 36, 38 ist ein Wärmetauscher 42 an­ geordnet, durch den einerseits ein zu dem Fallfilmver­ dampfer führender Meerwasserzulauf 40 und andererseits der Abfluß aus den Tanks 36, 38 geführt ist.

Unterhalb des Wärmetauschers 42 ist eine Wartungsbühne 74 angeordnet, unter dieser wiederum ein Destillattank 48, der das Destillat nach Passieren des Wärmetauschers 42 über eine Leitung 44 aufnimmt und über eine Destillatlei­ tung 50 mit einem außerhalb des Turms angeordneten Trink­ wassertank verbunden ist. Unterhalb des Wärmetauschers 42 wiederum ist eine Eingangstür 64 angeordnet, die einen Zugang auf einen Fußflansch 70 des Turms 72 erlaubt.

Das zu entsalzende Meerwasser 52 gelangt über einen Fil­ ter 54 in ein Meerwasserreservoir 56 in dem Gründungsteil 68 des Turms 72, von dem es von einer Hebepumpe 58 bis auf das Niveau des Fallfilmverdampfers 30 angehoben wird.

Ein Tank 62 dient zur Chlorierung des zu reinigenden Was­ sers, ein Tank 60 zum Zuführen eines Antiscalants und eines Entschäumeröls zur Verhinderung von Schaumbildung.

Bei dem Betrieb der Anlage wird das Meerwasser über den Filter 54 in das Meerwasserreservoir 56 geführt. Die He­ bepumpe 58 pumpt das Wasser durch den Wasserzulauf nach oben, das Meerwasser wird zur Desinfektion gechlort, ein Antiscalant zur Verhinderung von Salzausfällungen und zur Entschäumung können dem Wasser zugegeben werden.

Das Meerwasser wird zur Vorwärmung durch den Wärmetau­ scher 42 geführt, der mit dem heißen Destillat- und Kon­ zentratstrom aus dem Verdampfer 30 beaufschlagt ist. Das bis nahe an die Verdampfungstemperatur vorgewärmte Meer­ wasser wird bis auf die Höhe des Kopfes des Verdampfers 30 geführt, es fließt in den Rohren des Verdampfers 30 wieder herab. Durch die Wärme des auf der anderen Seite der Rohre des Verdampfers 30 kondensierenden Dampfes wird ein Teil des als Film herabströmenden Wassers verdampft. Dieser Dampf wird von dem Verdichter 26 angesaugt und damit auf ein höheres Druck- und damit Temperaturniveau gebracht. Der so erzeugte Dampf kann als Heizdampf genutzt werden und wird seinerseits zum Verdampfer gelei­ tet, wo er an den Rohren kondensiert und die latente Wär­ me an den Flüssigkeitsfilm abgibt. Das als Kondensat an­ fallende Destillat wird in dem Destillatauffangtank 38 gesammelt und über den Wärmetauscher 42 in den Destillat­ wassertank 48 und von diesem über die Leitung 50 zu einem Trinkwasserspeicher außerhalb der Anlage geführt.

Das aufkonzentrierte Meerwasser, die Brine, wird von dem Konzentratauffangtank 36 aufgefangen, zur Abgabe seiner Wärme an das nachströmende Meerwasser durch den Wärmetau­ scher 42 geführt und sodann in das Meer zurückgeführt.

Claims (4)

1. Windenergieanlage mit einem Turm (72), einer von diesem um eine horizontale Achse drehbar getragenen Gondel und einem in der Gondel gelagerten Rotor (10, 12, 14), die mit einer Wasseraufbereitungsanlage zusammen­ wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufberei­ tungsanlage als Brüdenverdichter-Anlage mit einem in dem Turm (72) angeordneten Verdampfer (30), einem oberhalb des Verdampfers (30) angeordneten, direkt oder indirekt über ein Winkelgetriebe (18) von dem Rotor (10, 12, 14) der Windenergieanlage mechanisch angetriebenen Verdichter (26), einem unterhalb des Verdampfers (30) angeordneten Destillattank (48) und einem das zu dem Verdampfer (30) geführte Meerwasser vorwärmenden, von dem Destillat un­ d/oder der Brine beaufschlagten Wärmetauscher (42) ausge­ bildet ist.

2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die den Verdampfer (30) bildenden Ele­ mente parallel zu der Achse des Turms (72) angeordnet sind.

3. Windenergieanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dass der Verdampfer (30) ein Fallfilmverdamp­ fer ist.

4. Windenergieanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen von der Rotornabe (16) angetriebenen Generator (20).